某工廠10kV車間變電所電氣部分設(shè)計

某工廠10kV車間變電所電氣部分設(shè)計摘要本設(shè)計的題目為“某工廠10kV車間變電所電氣部分設(shè)計”。設(shè)計的主要內(nèi)容包括：10/0.4kV變電所主變壓器選擇；變電所電氣主接線設(shè)計；短路電流計算；負(fù)荷計算；無功功率補(bǔ)償；電氣設(shè)備選擇（母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器和補(bǔ)償電容器）；配電裝置設(shè)計；繼電保護(hù)規(guī)劃設(shè)計；防雷保護(hù)設(shè)計等。其中還對變電所的主接線通過CAD制圖直觀的展現(xiàn)出來。本次設(shè)計的內(nèi)容緊密結(jié)合實際，通過查找大量相關(guān)資料，設(shè)計出符合當(dāng)前要求的變電所。本變電所對低壓側(cè)負(fù)荷的統(tǒng)計計算采用需要系數(shù)法；為減少無功損耗，提高電能的利用率，本設(shè)計進(jìn)行了無功功率補(bǔ)償設(shè)計，使功率因數(shù)從0.74提高到0.96；短路電流的計算包括短路點的選擇及其具體數(shù)值計算；而電氣設(shè)備選擇采用了按額定電流選擇，按短路電流計算的結(jié)果進(jìn)行校驗的方法；繼電保護(hù)設(shè)計主要是對變壓器進(jìn)行電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)的設(shè)計計算；配電裝置采用成套配電裝置；本變電所采用避雷針防直擊雷保護(hù)。關(guān)鍵詞：短路電流計算，繼電保護(hù)，接地裝置，變壓器目錄前言 1第1章任務(wù)說明 31.1設(shè)計要求 31.2負(fù)荷情況 31.3供電電源情況 41.4氣象、地質(zhì)水文資料 4第2章機(jī)加工車間的負(fù)荷計算 52.1負(fù)荷計算 52.2無功功率補(bǔ)償 7第3章工廠變電所的設(shè)備選擇及主接線設(shè)計 93.1總降壓變電所位置的選擇 93.2變壓器臺數(shù)及容量的選擇 93.3變電所主結(jié)線的選擇 103.3.1變電所主接線的選擇原則 103.3.2變電所主接線方案的選擇 11第4章工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算 134.1短路電流計算的目的及方法 134.2短路電流計算 134.2.1繪制計算電路圖 134.2.2確定基準(zhǔn)值 144.2.3計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 144.2.4k-1故障點的短路電流計算 154.2.5k-2故障點的短路電流計算 16第5章變電所一次設(shè)備的選擇校驗 175.1變電所高壓一次設(shè)備的介紹 175.2一次設(shè)備的選擇與校驗的條件和項目 175.3變電所10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇 195.4變電所380V低壓一次設(shè)備的選擇 215.5高壓母線的選擇 23第6章變電所進(jìn)出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇 246.1導(dǎo)線和電纜截面選擇時滿足的條件 246.210kV高壓進(jìn)線的選擇校驗 246.2.110kV高壓進(jìn)線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇 256.2.2由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇 256.3380V低壓出線的選擇 256.4作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗 28第7章變電所二次回路方案的選擇 307.1高壓斷路器的操動機(jī)構(gòu)控制與信號回路 307.2變電所的電能計量回路 307.3變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路 317.3.1變電所高壓側(cè)測量和絕緣監(jiān)察回路 317.3.2變電所低壓側(cè)測量和絕緣監(jiān)察回路 327.4變電所的保護(hù)設(shè)備 327.4.1對繼電保護(hù)裝置的基本要求 327.4.2主變壓器的繼電保護(hù)裝置 337.4.3作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的極點保護(hù)裝置 347.4.3變電所低壓側(cè)的保護(hù)裝置 35第8章變電所的防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計 368.1變電所的防雷保護(hù) 368.1.1直擊雷防護(hù) 368.1.2雷電侵入波的防護(hù) 368.2變電所公共接地裝置的設(shè)計 378.2.1接地與接地裝置 378.2.2確定公共接地裝置的垂直接地鋼管和連接扁鋼 37前言變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。無論國內(nèi)國外，還是從管理方、運行方及設(shè)計單位對于變電站實現(xiàn)綜合自動化均取得了共識。變電站綜合自動化也采用了新的技術(shù)全分散式變電站自動化系統(tǒng)和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。本課題設(shè)計了一個某工廠的供電系統(tǒng)，在滿足工廠供電設(shè)計中安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的基本要求的前提下，首先根據(jù)全廠和車間的用電設(shè)備情況和生產(chǎn)工藝要求，進(jìn)行了負(fù)荷計算，通過功率因數(shù)的計算，進(jìn)行無功補(bǔ)償設(shè)計(包括無功補(bǔ)償容量計算和補(bǔ)償設(shè)備選擇、校驗)，確定了工廠的供電方案，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定了供電系統(tǒng)的主接線形式，選擇了主變壓器的臺數(shù)和容量。其次，本文設(shè)計了廠區(qū)供電和配電網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行了車間變電所以及車間配電系統(tǒng)和車間電氣照明設(shè)計，按照經(jīng)濟(jì)電流密度法，選擇了合適的導(dǎo)線和電纜，通過合理設(shè)置短路點，進(jìn)行正確的短路電流計算，進(jìn)行了主要電氣設(shè)備的選型和校驗。最后，本文還進(jìn)行了主變電壓器和主要電力線路的繼電保護(hù)設(shè)計。通過上述設(shè)計，基本確定了某機(jī)加工廠內(nèi)部的供配電系統(tǒng)，并且在本設(shè)計中，盡可能選擇低損耗電氣設(shè)備，以節(jié)約電能，體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的設(shè)計思想。工廠供電設(shè)計必須遵循的一般原則：(1)工廠供電設(shè)計必須遵守國家的有關(guān)法令、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，執(zhí)行國家的有關(guān)方針、政策，包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬等經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策。(2)工廠供電設(shè)計應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全、供電可靠。電能質(zhì)量合格。技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，設(shè)計中應(yīng)采用符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的效率高、能耗低、性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。(3)工廠供電設(shè)計必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計方案。(4)工廠供電設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性[1]。表0-1示出了工廠供電設(shè)計依據(jù)的主要設(shè)計規(guī)范。表0-1工廠供電設(shè)計依據(jù)的主要設(shè)計規(guī)范序號規(guī)范代號規(guī)范名稱1GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計2GB50053-9410kV及以下變電所設(shè)計3GB50054-95低壓配電設(shè)計4GB50055-93通用用電設(shè)備配電設(shè)計5GB50057-94建筑物防雷設(shè)計6GB50058-92爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計7GB50059-9235~110kV變電所設(shè)計8GB50060-923~110kV高壓配電裝置9GB50061-9766kV及以下架空電力線路設(shè)計10GB50062-92電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計11GBJ63-90電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計12GB50064-XX電力裝置過電壓保護(hù)13GB50065-XX電力裝置的接地設(shè)計14GB500217-94電力工程電纜設(shè)計15GB500227-95并聯(lián)電容器裝置設(shè)計16GB50034-92工業(yè)企業(yè)照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)17JBJ6-96機(jī)械工廠電力設(shè)計18JGJ/T16-92民用建筑電氣設(shè)計第1章任務(wù)說明1.1設(shè)計要求本設(shè)計的要求是根據(jù)本地某工廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護(hù)裝置，確定防雷和接地設(shè)備。1.2負(fù)荷情況本廠多數(shù)車間為三班制，最大負(fù)荷利用小時，除1#、2#、3#車間部分設(shè)備屬二級負(fù)荷外，其它均屬三級負(fù)荷。低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為380V。電氣照明設(shè)備為單相，額定電壓為220V。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計參見下表1-1。供電部門對功率因數(shù)的要求值：10kV供電時，。變電所位置已選定，每個車間距離變電所的距離為：1#車間：110m；2#車間：80m；3#車間：100m；4#車間：90m。表1-1車間負(fù)荷情況車間設(shè)備類別各機(jī)械組代號設(shè)備容量Pe/kVA需要系數(shù)1#動力No.11800.70.95No.2750.650.94No.3154.70.430.92No.435.20.20.5No.548.60.20.52#動力No.61820.40.9No.71560.680.88續(xù)表1-1車間負(fù)荷情況No.81870.490.78照明No.9120.360.883#動力No.101590.30.45No.111350.30.45照明No.1280.360.884#動力No.131800.30.5No.141470.30.56No.15100.360.881.3供電電源情況按照工廠與供電部門簽訂的供電協(xié)議規(guī)定，本廠可從4.5km遠(yuǎn)的地區(qū)變電所取得35kV的電源，該饋線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為300MV·A，此斷路器配備有定時限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時限過電流保護(hù)整定的動作時間為1.7s。該饋線由4km長的架空線和0.5km長的電纜線組成。為滿足工廠部分二級負(fù)載的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由臨近單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為5km，電纜線總長為2km。1.4氣象、地質(zhì)水文資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38℃，年平均氣溫為17℃，年最低氣溫為-8℃。年雷暴天數(shù)約為20天。本廠所在地區(qū)，地層以砂質(zhì)粘土為主。第2章機(jī)加工車間的負(fù)荷計算2.1負(fù)荷計算我國目前普遍采用的確定設(shè)備計算負(fù)荷的方法有需要系數(shù)法和二項式法兩種，而前者應(yīng)用最為普遍。需要系數(shù)法：用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算計算負(fù)荷。當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較多、各臺設(shè)備容量相差不甚懸殊時，通常都采用需要系數(shù)法計算；二次項系數(shù)法：將符合分為基本負(fù)荷和附加負(fù)荷，后者考慮一定數(shù)量大容量設(shè)備影響。當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)少而容量相差懸殊，用二項式法計算[1-3]。本設(shè)計結(jié)合實際情況，采用需要系數(shù)法確定。主要計算公式有：有功計算負(fù)載：無功計算負(fù)載：視在計算負(fù)載：計算電流：各用電車間負(fù)荷計算結(jié)果如表2-1所示表2-1車間負(fù)荷計算表編號名稱類別各機(jī)械組代號設(shè)備容量Pe/kW需要系數(shù)KdcosTan計算負(fù)荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1機(jī)加工動力No.11800.70.950.3312641.6132.6201.5No.2750.650.940.3648.817.651.978.8No.3154.70.430.920.4366.528.672.3109.9No.435.20.20.51.737.012.214.021.3續(xù)表2-1車間負(fù)荷計算表車間No.548.60.20.51.739.716.819.429.5小計-493.5258116.6290.3441.12鑄造車間動力No.61820.40.90.4872.834.980.9122.9No.71560.680.880.5410657.3120.5183.0No.81870.490.780.8091.673.3117.5178.5照明No.9120.360.880.544.32.34.97.5小計-537274.7167.8321.9489.13鉚焊車間動力No.101590.30.452.047.795.4106161.1No.111350.30.452.040.58190136.7照明No.1280.360.880.542.91.63.35.0小計-30291.1178199.3302.84電修車間動力No.131800.30.51.735493.4108164.1No.141470.30.561.4844.165.278.8119.7照明No.15100.360.880.543.61.94.16.2小計-337101.7160.5190.9290總計(380V側(cè))全部線路1669.5725.5622.91004.31525.8取，653591.8881.31339由前面統(tǒng)計結(jié)果，取，，計算總有功計算負(fù)荷，總無功計算負(fù)荷，總的視在計算負(fù)載，總的計算電流：最大負(fù)荷時的功率因數(shù)：計算的結(jié)果同樣填入上表。2.2無功功率補(bǔ)償在《供電營業(yè)規(guī)則》中規(guī)定：“用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到下列規(guī)定：100kVA以及以上電壓供電的用戶功率因數(shù)為0.90以上，其他電力用戶和大、中型電力排灌站、躉購轉(zhuǎn)售電企業(yè)，功率因數(shù)為0.85以上”，基于此，我們?nèi)os應(yīng)大于0.9。而由上面計算可知，低于0.9，因此必須進(jìn)行無功補(bǔ)償[1-3]?？紤]到變壓器本身的無功功率損耗ΔQT遠(yuǎn)大于其有功功率耗損ΔPT,一般，因此，在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償時，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90，這里取。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.74提高到0.92，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容容量為：==313.4kvar，取QC=450kvar參考附圖2可知，選PGJ1型低壓自動補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容可選用BWF6.3-50-1型。因此，其電容器的個數(shù)為：。由于電容器是單相的，所以應(yīng)為3的倍數(shù)，經(jīng)計算，取9個正好。無功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的計算負(fù)荷為：變壓器的功率損耗為是變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為無功率補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為即工廠的功率因數(shù)因此，符合本設(shè)計的要求。無功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和10kV側(cè)的負(fù)荷計算如表2-2所示。表2-2無功補(bǔ)償后工廠的計算負(fù)荷項目cos計算負(fù)荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.74653591.8881.31339380V側(cè)無功補(bǔ)償容量--450--380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.98653141.8668.21015.2主變壓器功率消耗-1040--10kV側(cè)負(fù)荷總計0.96663181.8687.539.7第3章工廠變電所的設(shè)備選擇及主接線設(shè)計3.1總降壓變電所位置的選擇變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負(fù)荷中心。工廠的負(fù)荷中心按功率矩法來確定。結(jié)合本廠的實際情況，這里變電所采用獨立變電所。其設(shè)立位置參見圖3-1。圖中亦標(biāo)出了各車間距離變電所的距離。圖3-1廠區(qū)供電線纜規(guī)劃圖3.2變壓器臺數(shù)及容量的選擇1.變壓器臺數(shù)和容量的選擇依據(jù)主變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)符合特點和經(jīng)濟(jì)運行要求進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺及以上變壓器。(1)大量一級或二級負(fù)荷。(2)合變化較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運行方式。(3)中負(fù)荷較大，例如大于1250kVA。其他情況下宜裝設(shè)一臺變壓器2.工廠的負(fù)荷特性和電源情況，工廠變電所的主變壓器可有下列兩種方案：(1)設(shè)一臺主變壓器采用型號為S9型，容量根據(jù)式，即采用一臺S9-800/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負(fù)荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。(2)設(shè)兩臺變壓器采用S9型變壓器，每臺的容量按下列公式選擇：而且因此選兩臺S9-500/10型低損耗配電變壓器。二級負(fù)荷的備用電源由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。由于該廠的負(fù)荷含二級負(fù)荷，且二級負(fù)荷容量較大，對電源的供電可靠性要求高，在經(jīng)濟(jì)條件允許的條件下應(yīng)采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yyn0。高壓開關(guān)柜選用GG-1A(F)型[3,4]。3.3變電所主接線的選擇3.3.1變電所主接線的選擇原則1.變電所中的一次設(shè)備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設(shè)備的數(shù)量和作用，設(shè)備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是變電所電氣部分的主體，對變電所以及電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運行起著重要作用，并對電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。2.在選擇電氣主接線時的設(shè)計依據(jù)(1)變電所所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。 (2)變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模。(3)負(fù)荷大小和重要性。(4)系統(tǒng)備用容量大小。3.主接線設(shè)計的基本要求：(1)安全性：安全包括設(shè)備安全和人身安全。(2)可靠性：可靠就是變電所的主接線應(yīng)能滿足各級負(fù)荷對供電可靠性的要求。(3)靈活性：靈活就是在保障安全可靠的前提下主接線能夠適應(yīng)不同的運行方式。(4)經(jīng)濟(jì)性：滿足以上要求的前提下，盡量降低建設(shè)投資和年運行費用[2,3,5]。3.3.2變電所主接線方案的選擇母線制是指電源進(jìn)線與各饋出線之間的連接方式。常用的母線制主要有三種：單母線制，單母線分段制和雙母線分段制。方案Ⅰ：高、低壓側(cè)均采用單母線分段。優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個回路，用兩個電路供電；當(dāng)一段母線故障時，分段斷路器自動切除故障母線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電，供電可靠性相當(dāng)高，可供一、二級負(fù)荷。缺點：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)檢修時該母線各出線須停電；當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。方案Ⅱ：單母線分段帶旁路。優(yōu)點：具有單母線分段全部優(yōu)點，在檢修斷路器時不至中斷對用戶供電。缺點：常用于大型電廠和變電中樞，投資高。方案Ⅲ：高壓采用單母線、低壓單母線分段。優(yōu)點：任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電。缺點：在高壓母線或電源進(jìn)線進(jìn)行檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍需停電。以上三種方案均能滿足主接線要求，但第三種最經(jīng)濟(jì)，因此優(yōu)先考慮。但可靠性較低，但如果高低壓側(cè)有與其他的變電所相連的聯(lián)絡(luò)線時，則供電可高性將得到大大的提高。因此最終方案是高壓側(cè)采用單母線，低壓側(cè)單母線分段，同時旁路加上與其他的變電所相連的聯(lián)絡(luò)線。主接線電路圖如圖3-2所示。圖3-2某車間變電所主接線電路圖第4章工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算4.1短路電流計算的目的及方法所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計算。進(jìn)行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。4.2短路電流計算短路電流計算的方法，常用的有歐姆法和標(biāo)幺值法兩種。該設(shè)計采用標(biāo)幺值法計算短路電流。在標(biāo)幺值法中，參與運算的物體量均用其相對值。因此標(biāo)幺值的概念是：所謂的基準(zhǔn)值是衡量某個物理量的標(biāo)準(zhǔn)或尺度。4.2.1繪制計算電路圖短路點k-1，k-2取變壓器兩側(cè)。因此短路計算電路圖如圖4-1所示。圖4-1短路計算電路4.2.2確定基準(zhǔn)值設(shè)，，低壓側(cè)，則基準(zhǔn)電流：4.2.3計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1.電源的電抗標(biāo)幺值由任務(wù)資料斷路器容量為，因此2.架空線路的電抗標(biāo)幺值架空線路初選LJ-120，驗證在第6章進(jìn)行。假設(shè)架空線路線間幾何均距為1500mm，則由附錄表14可查得，而線路長5km，故架空線路的的電抗標(biāo)幺值為3.電力變壓器的電抗標(biāo)幺值根據(jù)第3章3.1節(jié)中對變壓器臺數(shù)和容量的選擇結(jié)果，本設(shè)計中選擇2臺型號為S9-500/10的變壓器，查附表1可得，其短路電壓百分?jǐn)?shù)，因此繪短路等效電路圖如圖4-2所示，圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)明了短路計算點。圖4-2短路等效電路圖4.2.4k-1故障點的短路電流計算1.總電抗標(biāo)幺值2.三相短路電流周期分量有效值3.其他短路電流4.三相短路容量4.2.5k-2故障點的短路電流計算1.總電抗標(biāo)幺值2.三相短路電流周期分量有效值3.其他短路電流4.三相短路容量計算結(jié)果綜合如表4-2所示[1-7]。表4-2短路計算結(jié)果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk－12.92.92.97.44.452.1k－224.324.324.344.826.516.9第5章變電所一次設(shè)備的選擇校驗5.1變電所高壓一次設(shè)備的介紹變電所的電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。高壓開關(guān)柜是變電所的主要一次成套設(shè)備。為了實現(xiàn)對符合的靈活控制和保障操作人員、供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備的安全，在配電給各個用電設(shè)備組的饋出線的出口處，必須設(shè)置相應(yīng)的操作開關(guān)、保護(hù)設(shè)備和測量設(shè)備，而這些設(shè)備通常裝設(shè)在與各條饋出線相對應(yīng)的配電開關(guān)柜中，以便裝配、操作和維護(hù)。下面介紹主要的一次設(shè)備和用途。1.高壓斷路器供電系統(tǒng)中最重要的開關(guān)電器之一。線路正常時，用來通斷負(fù)荷電流；線路短路時，在保護(hù)裝置的作用下用來切斷巨大的短路電流。斷路器具有很好的滅弧裝置和較強(qiáng)的滅弧能力。2.隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，僅當(dāng)電氣設(shè)備停電檢修時，用來隔離電源，造成一個明顯的斷開點。3.熔斷器線路或設(shè)備故障時，用于切斷強(qiáng)大的短路電流。4.避雷器避雷器主要用來抑制架空線路和母線上的雷電過電壓和操作過電壓保護(hù)電氣設(shè)備免受損害。5.靜電電容器主要用于補(bǔ)償無功功率。6.電流互感器將主回路中的大電流變換成小電流信號，供計量和繼電保護(hù)用。7.電壓互感器將高電壓變換成低電壓，供計量和繼電保護(hù)用[1-8]。5.2一次設(shè)備的選擇與校驗的條件和項目1.按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。(1)工作電壓選擇設(shè)備的額定電壓UN﹒e不應(yīng)小于所在線路的額定電壓UN，即。(2)工作電流選擇設(shè)備的額定電壓IN﹒e不應(yīng)小于所在線路的額定電壓IN，即。(3)按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流I0c或斷流容量Soc不應(yīng)小于設(shè)備分段瞬間的短路電流有效值Ik或短路容量Sk，即，。2.按短路條件進(jìn)行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗。隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗：(1)動穩(wěn)定校驗條件或式中、—開關(guān)的極限通過電流（動穩(wěn)定電流）峰值和有效值（單位為kA）；、—開關(guān)所在處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值（單位為kA）。(2)熱穩(wěn)定校驗條件式中—開關(guān)的熱穩(wěn)定電流有效值（單位為kA）；t—開關(guān)的熱穩(wěn)定試驗時間（單位為s）；—開關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為kA）；—短路發(fā)熱假想時間（單位為s）。短路發(fā)熱假想時間tima一般按下式計算在無限大容量系統(tǒng)中，由于，因此式中tk—短路持續(xù)時間，采用該電路主保護(hù)動作時間加對應(yīng)的斷路器全分閘時間。當(dāng)時，。電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗：(1)動穩(wěn)定校驗條件或(2)熱穩(wěn)定校驗條件或3.考慮電氣設(shè)備運行的環(huán)境以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。4.按各類設(shè)備的不同特點和要求如斷路器的操作性能、互感器的二次負(fù)荷和準(zhǔn)確級等進(jìn)行選擇[3,9]。選擇一次設(shè)備時應(yīng)校驗的項目如表5-1所示。表5-1選擇一次設(shè)備的校驗項目一次設(shè)備名稱額定電壓額定電流開斷電流短路電流校驗環(huán)境條件其他動穩(wěn)定熱穩(wěn)定高低壓熔斷器√√√×—√高壓隔離開關(guān)√√—√√√操作性能高壓斷路器√√√√√√操作性能低壓刀開關(guān)√√√××√操作性能低壓斷路器√√√××√操作性能電流互感器√√—√√√操作性能電壓互感器√————√操作性能母線√—√√√電纜√√—√√備注表中“√”表示必須校驗項目?！啊北硎静槐匦ｒ烅椖?，“×”表示一般可不校驗5.3變電所10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇根據(jù)機(jī)械廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側(cè)采用GG-1A(F)型戶內(nèi)移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備。其內(nèi)部高壓一次設(shè)備根據(jù)本廠需求選取，假設(shè)繼電保護(hù)都做時間為1.1s，斷路器短路時間為0.2s，初選設(shè)備：高壓斷路器：SN10-10I；高壓熔斷器：RN1-10/50高壓隔離開關(guān)：-10T/200；避雷器：FS4-10電流互感器：LQJ-10/0.5；電壓互感器：JDZ-10因為繼電保護(hù)都做時間為1.1s，斷路器短路時間為0.2s，所以tima=tk=1.3。因此由上述一次設(shè)備驗證條件可知：高壓斷路器SN10-10I：查附錄表2可知額定電壓為10kV，額定電流630A，額定開斷電流16kA，極限通過電流40kA，熱穩(wěn)定電流16kA。本設(shè)計中，，。根據(jù)5.2節(jié)中高壓斷路器的驗證條件則；；；；。因此符合條件。高壓隔離開關(guān)：查附錄表3可知額定電壓為10kV，額定電流200A,動穩(wěn)定電流峰值為25.5kA，熱穩(wěn)定電流為10kA。本設(shè)計中，，。根據(jù)5.2節(jié)中高壓隔離開關(guān)的驗證條件則：；；；。因此符合條件。電流互感器LQJ-10：查附錄表8可知額定電壓為10kV，額定電流一次100A,二次5A，1s熱穩(wěn)定倍數(shù)90，動穩(wěn)定倍數(shù)225。本設(shè)計中，，。根據(jù)5.2節(jié)中電流互感器的驗證條件則：；；動穩(wěn)定校驗條件：熱穩(wěn)定校驗條件：。因此均滿足條件。高壓熔斷器：查附錄表6可知RN1-10/50：額定電壓10kV，額定電流50A，熔體電流40A。本設(shè)計中，，根據(jù)5.2節(jié)中電流互感器的驗證條件則：；；因此滿足條件表5-2變電所10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗表選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件參數(shù)UNI30Ikish數(shù)據(jù)10kV39.72.9kA7.4kA額定參數(shù)UNINIocimax高壓少油斷路器SN10-10I10KV63016kA40kA332.8電流互感器LQJ-1010KV100/5A_31.89避雷器FS4-1010KV____高壓隔離開關(guān)10KV200A_25.5kA130電壓互感器JDZ2-1010/0.1KV____表5-2所選設(shè)備均滿足要求。5.4變電所380V低壓一次設(shè)備的選擇初選設(shè)備：低壓斷路器DW15-1500；低壓斷路器DZ20-630；低壓熔斷器RT0-1000；低壓刀開關(guān)HD13-1500/3；電流互感器LMZJ1-0.5；電流互感器LMZ1-0.5低壓斷路器DW15-1500：查附表4可知額定電壓為380V，脫扣器額定電流1500A，額定開斷電流40kA。此斷路器裝在總線端，總。據(jù)5.2節(jié)中高壓斷路器的驗證條件則：；；。因此符合條件。低壓斷路器DZ20-630：查附表5可知額定電壓為380V，脫扣器額定電流630A，額定開斷電流30kA，極限通過電流40kA，熱穩(wěn)定電流16kA。此斷路器裝在各車間線端，各分車間的電流都不大于500A。據(jù)5.2節(jié)中低壓斷路器的驗證條件則：；；；；。因此符合條件。電流互感器LMZJ1-0.5：查附表10可知額定電壓為380V，額定電流1000~3000A，極限通過電流和熱穩(wěn)定電流書中用“—”表示，不必驗證。此斷路器裝在總線端，根據(jù)上述驗證條件：；；因此符合條件。低壓熔斷器RT0-1000：查附表7可知額定電壓為380V，額定電流1000A，額定開斷電流50kA。此斷路器裝在總線及各車間線端，據(jù)5.2節(jié)中低壓熔路器的驗證條件則：；；。因此符合條件。電流互感器LMZ1-0.5：查附表10可知額定電壓為380V，額定電流5~400A，極限通過電流和熱穩(wěn)定電流書中用“—”表示，不必驗證。此斷路器裝在各車間端，據(jù)5.2節(jié)中高壓斷路器的驗證條件則：；。因此符合條件。表5-3變電所380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗表選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他裝置地點條件參數(shù)UNI30數(shù)據(jù)380V總1015.224.3KA44.8KA額定參數(shù)UNI30Iocimax低壓斷路器DW15-1500/3380V1500A40kA——低壓熔斷器DZ20-200380V200A50kA——低壓斷路器DZ20-630380V630A30kA——低壓刀開關(guān)HD13-1500/30380V1500A———電流互感器LMZJ1-0.5380V1500/5A———表5-3所選設(shè)備均滿足要求。5.5高壓母線的選擇參照附表11，10kV母線選LMY-3(40×4)，即母線尺寸為40mm×4mm；380V母線選LMY-3(80×6)+50×5。必須注意，附錄表13選擇的母線尺寸，一般均滿足短路動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求，因此不必再進(jìn)行短路校驗。但對于高壓配電所及35kV或以上的變電所，則不能采用此表的母線尺寸，而應(yīng)按發(fā)熱條件進(jìn)行選擇，并校驗其短路穩(wěn)定度。第6章變電所進(jìn)出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇6.1導(dǎo)線和電纜截面選擇時滿足的條件為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運行，進(jìn)行導(dǎo)線和電纜截面時必須滿足下列條件。1.發(fā)熱條件導(dǎo)線和電纜（包括母線）在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運行時的最高允許溫度。2.電壓損耗條件導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過其正常運行時允許的電壓損耗。3.經(jīng)濟(jì)電流密度35kV及以上的高壓線路及電壓在35kV以下但距離長電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟(jì)截面”。此種選擇原則，稱為“年費用支出最小”原則。4.機(jī)械強(qiáng)度導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機(jī)械強(qiáng)度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗短路時的穩(wěn)定度。對于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)滿足工作電壓的要求。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，一般10kV及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇截面，再校驗電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。低壓照明線路，因其對電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。對長距離大電流及35kV以上的高壓線路，則可先按經(jīng)濟(jì)電流密度確定經(jīng)濟(jì)截面，再校驗其它條件[1-10]。6.210kV高壓進(jìn)線的選擇校驗6.2.110kV高壓進(jìn)線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇采用LJ型鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用干線。初選LJ-120型號的架空線。下面從兩個方面進(jìn)行驗證。1.校驗發(fā)熱條件查附表14，LJ-120型鋁絞線的允許載流量(假設(shè)環(huán)境溫度為35℃)，滿足發(fā)熱條件。2.校驗機(jī)械強(qiáng)度查附表13得10kV架空鋼芯鋁線的最小截面，因此所選的LJ—120型鋁絞線也滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。由于此線路很短，不需校驗電壓損耗和檢驗經(jīng)濟(jì)電流密度。6.2.2由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。1.按發(fā)熱條件選擇由，及土壤溫度25℃，查附表17可知，初選纜芯為35mm2的交聯(lián)電纜，其，滿足發(fā)熱條件。2.校驗短路熱穩(wěn)定按下式校驗式中的C值是短路熱穩(wěn)定系數(shù)由附錄表12查得。因此YJL22-10000-3×35電纜滿足要求。6.3380V低壓出線的選擇1.饋電給1號廠房（機(jī)加工車間）的線路采用VLV22-1000型交聯(lián)氯乙烯絕緣銅芯電纜直接架空敷設(shè)。(1)按發(fā)熱條件選擇由及最高平均溫度約為75℃，查附表16選240mm2，其，滿足發(fā)熱條件。(2)校驗電壓損耗由圖3-1可知，變電所距機(jī)加工車間110m，而由附錄表15查得240mm2的銅芯電纜的(按纜芯工作溫度75℃計)，，又1號廠房的，，因此按下式計算得：滿足允許電壓損耗5%的要求。(3)短路熱穩(wěn)定度校驗由附錄表12查得氯乙烯絕緣銅芯電纜的C值為115可見短路熱穩(wěn)度符合要求。即可選用VLV22-1000-3×240+1×120型聚氯乙烯絕緣銅芯四芯電纜。2.饋電給2號廠房（鑄造車間）的線路亦采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣銅芯電纜直接架空敷設(shè)。(1)按發(fā)熱條件選擇同樣的方法，由，查附表16，初選300mm2，其，滿足發(fā)熱條件。即可選用VLV22-1000-3×300+1×150型聚氯乙烯絕緣銅芯四芯電纜。(2)校驗電壓損耗由圖3-1可知，變電所距鑄造車間80m，而查附表15查得240mm2的銅芯電纜的（按纜芯工作溫度75℃計），，又1號廠房的，，因此按下式計算得：滿足允許電壓損耗5%的要求。(3)短路熱穩(wěn)定度校驗附表12查得氯乙烯絕緣銅芯電纜的C值為115?？梢姸搪窡岱€(wěn)度符合要求。3.饋電給3號廠房（鉚焊車間）的線路亦采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣銅芯電纜直接架空敷設(shè)。(1)按發(fā)熱條件選擇由，查附表16，初選240mm2，，滿足發(fā)熱條件。(2)校驗電壓損耗由圖3-1可知，變電所距鉚焊車間100m，而查附表15得240mm2的銅芯電纜的（按纜芯工作溫度75℃計），，又1號廠房的的，，因此按下式計算得：滿足允許電壓損耗5%的要求。(3)短路熱穩(wěn)定度校驗查附表12得氯乙烯絕緣銅芯電纜的C值為115可見短路熱穩(wěn)度符合要求。即可選用VLV22-1000-3×240+1×120型聚氯乙烯絕緣銅芯四芯電纜。4.饋電給4號廠房（電修車間）的線路亦采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣銅芯電纜直接架空敷設(shè)。(1)按發(fā)熱條件選擇由，查附表16，初選240mm2，其，滿足發(fā)熱條件。(2)校驗電壓損耗由圖3-1可知，變電所距電修車間90m，而查附表15得240mm2的銅芯電纜的（按纜芯工作溫度75℃計），，又1號廠房的的，，因此按下式計算得：滿足允許電壓損耗5%的要求。(3)短路熱穩(wěn)定度校驗查附表12查得氯乙烯絕緣銅芯電纜的C值為115可見短路熱穩(wěn)度符合要求。即可選用VLV22-1000-3×240+1×120型聚氯乙烯絕緣銅芯四芯電纜。6.4作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇校驗采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)，與相距約2Km的相鄰單位變配電所的10kV母線相聯(lián)。1.按發(fā)熱條件選擇工廠總負(fù)載容量為496.6kVA，（最熱月土壤平均溫度可視為25℃）。查附表17，初選纜芯截面為25mm2的交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁芯電纜，其滿足發(fā)熱條件。2.校驗電壓損耗查附表15可查的纜芯為25mm2的鋁芯電纜的（按纜芯工作溫度75℃計），，又的，，線路長度按2km計，因此按下式計算得：滿足允許電壓損耗5的要求。3.短路熱穩(wěn)定校驗按本變電所高壓側(cè)短路電流校驗，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗，可知纜芯25mm2交聯(lián)電纜時滿足熱穩(wěn)定要求的。而鄰近單位10kV的短路數(shù)據(jù)不知，因此該聯(lián)絡(luò)線的短路熱穩(wěn)定校驗計算無法進(jìn)行，只有暫缺。綜上所述，所選變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格如下表所示[3,11]。表6-1變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的型號規(guī)格線路名稱導(dǎo)線或電纜的型號規(guī)格10kV電源進(jìn)線LJ型鋁絞線(三相三線架空敷設(shè))主變引入電纜YJL22-10000-3×35交聯(lián)電纜(直埋)380V低壓出線至1號廠房VLV22-1000-3×240+1×120型銅芯四芯電纜(架空)至2號廠房VLV22-1000-3×300+1×150型銅芯四芯電纜(架空)至3號廠房VLV22-1000-3×240+1×120型銅芯四芯電纜(架空)至4號廠房VLV22-1000-3×240+1×120型銅芯四芯電纜(架空)與相鄰單位10kV聯(lián)絡(luò)線YJL22-10000-3×25交聯(lián)電纜型(直埋)第7章變電所二次回路方案的選擇7.1高壓斷路器的操動機(jī)構(gòu)控制與信號回路斷路器采用手力操動機(jī)構(gòu)，其控制與信號回路，如圖7-1所示。圖7-1電磁操刀的斷路器控制與信號回路7.2變電所的電能計量回路變電所的電能計量用的是電測量儀表。這里的“電測量儀表”按GBJ63-90《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》的定義，“是對電力裝置回路的電力運行參數(shù)所經(jīng)常測量、選擇測量、記錄用的儀表和作計費、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析考核管理用的計量儀表的總稱?！?/p>

為了監(jiān)視供電系統(tǒng)一次設(shè)備(電力裝置)的運行狀態(tài)和計量一次系統(tǒng)消耗的電能，保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)合理地運行，工廠供電系統(tǒng)的電力裝置中必須裝設(shè)一定數(shù)量的電測量儀表。電測量儀表按其用途分為常用測量儀表和電能計量儀表兩類，前者是對一次電路的電力運行參數(shù)作經(jīng)常測量、選擇測量和記錄用的儀表，后者是對一次電路進(jìn)行供用電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)考核分析和對電力用戶用電量進(jìn)行測量、計量的儀表，即各種電度表。變電所高壓側(cè)裝設(shè)專用計量柜，裝設(shè)三相有功電度表和無功電度表，分別計量全廠消耗的有功電能和無功電能，并據(jù)以計算每月工廠的平均功率因數(shù)，計量柜由上級供電部門加封和管理[12]。7.3變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路7.3.1變電所高壓側(cè)測量和絕緣監(jiān)察回路變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器-避雷器柜，其中電壓互感器為3個JDZJ-10型，組成Y0/Y0/△（開口三角）的結(jié)線，用以實現(xiàn)電壓測量和絕緣監(jiān)察，其結(jié)構(gòu)圖如圖7-2所示。圖7-26～10kV線路測量和計量儀表的原理電路作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線上，裝有三相有功電度表、三相無功電度表和電流表，高壓進(jìn)線上，亦裝有電流表。7.3.2變電所低壓側(cè)測量和絕緣監(jiān)察回路低壓側(cè)的動力出線上，均裝有有功電度表和無功電度表，低壓照明線路上裝有三相四線有功電度表。低壓并聯(lián)電容器組線上，裝有無功電度表。每一回路均裝有電流表。低壓母線裝有電壓表。儀表的準(zhǔn)確度等級按規(guī)范要求。220/380V線路測量和計量儀表的原理電路如圖7-3所示。圖7-3220/380V線路測量和計量儀表的原理電路7.4變電所的保護(hù)設(shè)備7.4.1對繼電保護(hù)裝置的基本要求繼電保護(hù)裝置的基本要求：1.可靠性指保護(hù)裝置該動作時動作，不拒動；而不該動作時不誤動。前者為信賴性，后者為安全性，即可靠性包括信賴性和安全性。2.選擇性指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障。當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)拒動時，則應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)切除故障。為此，對相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護(hù)，前后兩級之間的靈敏性和動作時間應(yīng)相互配合。3.靈敏性指在被保護(hù)設(shè)備或線路范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時，保護(hù)裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)。4.速動性指保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除短路故障，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度。當(dāng)需要加速切除短路故障時，可允許保護(hù)裝置無選擇性動作，但應(yīng)利用自動重合閘或備用電源自動投入裝置，減小停電范圍。7.4.2主變壓器的繼電保護(hù)裝置電力變壓器的常見故障及異常的運行狀態(tài)，一般應(yīng)裝設(shè)下列繼電保護(hù)：1.裝設(shè)瓦斯保護(hù)當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作與信號；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)動作于高壓側(cè)斷路器。2.裝設(shè)反時限過電流保護(hù)變壓器內(nèi)外部故障或異常運行都可能導(dǎo)致其過電流現(xiàn)象，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的電流保護(hù)。采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘的操作方式，因為他具有反時限動作特性和速斷特性。(1)過電流保護(hù)動作電流的整定取，，，。因此，動作電流故動作電流整定為5A。(2)過電流保護(hù)動作時間的整定因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護(hù)的動作時間（10倍動作電流動作時間）可整定為最短的0.5s。(3)過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗已知：,,因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為滿足靈敏系數(shù)1.5的要求。3.裝設(shè)電流速斷保護(hù)變壓器的過電流保護(hù)雖然能保護(hù)整個變壓器，但動作時限較長，切除故障不迅速，故需要裝設(shè)反應(yīng)迅速的電流速斷保護(hù)。利用GL15的速斷裝置。(1)速斷電流的整定已知，，，，，因此速斷電流為：速斷電流倍數(shù)整定為Kqb可不為整數(shù)，但必須在2~8之間。(2)電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗已知：，因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為：按GB50062-92規(guī)定，電流保護(hù)（含電流速斷保護(hù)）的最小靈敏系數(shù)為1.5，因此這里裝設(shè)的電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)是達(dá)到要求的。7.4.3作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的極點保護(hù)裝置1.裝設(shè)反時限過電流保護(hù)亦采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘的操作方式。2.裝設(shè)電流速斷保護(hù)亦利用GL15的速斷裝置。其電力變壓器繼電保護(hù)原理圖如圖7-4所示。圖7-410kV電力變壓器繼電保護(hù)原理圖7.4.3變電所低壓側(cè)的保護(hù)裝置1.低壓總開關(guān)采用DW15-1500型低壓斷路器，三相均裝過流脫扣器，既可保護(hù)低壓側(cè)的相間短路和過負(fù)荷（利用其長延時脫扣器），而且可保護(hù)低壓側(cè)單相接地短路。2.低壓側(cè)所有出線上均采用DZ20型低壓斷路器控制，其瞬時脫扣器可實現(xiàn)對線路短路故障的保護(hù)。第8章變電所的防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計我市是雷電災(zāi)害多發(fā)地區(qū)，尤其夏季，雷電頻發(fā)?；诖?，在進(jìn)行該設(shè)計時，必須考慮安裝防電設(shè)備。8.1變電所的防雷保護(hù)8.1.1直擊雷防護(hù)在變電所屋頂裝設(shè)避雷針或避雷帶，并移除兩根接地線與變電所公共接地裝置相連。如變電所的主變壓器裝在室外或有露天配電裝置時，則應(yīng)在變電所外面的適當(dāng)位置裝設(shè)獨立避雷針，其裝置高度應(yīng)使其防雷保護(hù)范圍包括整個變電所。如果變電所處在其他建筑物的直擊雷防護(hù)范圍之內(nèi)，則可不另設(shè)獨立避雷針。按規(guī)定，獨立避雷針的接地裝置接地電阻，通常采用3~6根長2.5mm，φ50mm的鋼管，在裝避雷針的桿塔附近作一排或多邊形排列，管間距離5m，打入地下，管頂距地面0.6m。接地管間用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼焊接相連。引下線用25mm×4mm的鍍鋅扁鋼，下雨接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采用φ20mm的鍍鋅圓鋼，長1~1.5m。獨立避雷針的接地裝置于變電所公共接地裝置應(yīng)有3m以上距離。8.1.2雷電侵入波的防護(hù)1.在10kV電源進(jìn)線的終端桿上裝設(shè)FS4-10型閥式避雷器。引下線采用25mm×4mm的鍍鋅扁鋼，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地斷螺栓連接。2.在10kV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有GG-1A(F)-54型開關(guān)柜，其中配有FS4-10型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠此避雷器來保護(hù)，防護(hù)雷電侵入波的危害。3.在380V低壓架空出線桿上，裝設(shè)保護(hù)間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護(hù)沿低壓架空線侵入的雷電波[13]。8.2變電所公共接地裝置的設(shè)計8.2.1接地與接地裝置電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設(shè)的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等，稱為自然接地體。連接接地體與設(shè)備、裝置接地部分的金屬導(dǎo)體，稱為接地線。接地線在設(shè)備、裝置正常運行情況下是不載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。接地線與接地體合稱為接地裝置。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網(wǎng)。其中接地線又分為接地干線和接地支線。接地干線一般應(yīng)采用不少于兩根導(dǎo)體在不同地點與接地網(wǎng)連接。8.2.2確定公共接地裝置的垂直接地鋼管和連接扁鋼1.確定接地電阻查附表18可確定此配電所公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足以下兩個條件：式中IE的計算為故綜上可知，此配電所總的接地電阻應(yīng)為。2.接地裝置初步方案現(xiàn)初步考慮圍繞變電所建筑四周，距變電所2～3m，打入一圈直徑50mm、長2.5m的鋼管接地體，每隔5m打入一根，管間用40×4mm2的扁鋼焊接。3.計算單根鋼管接地電阻本地區(qū)土質(zhì)可視為砂質(zhì)粘土，查附表19，得砂質(zhì)粘土的電阻率。則單根鋼管接地電阻。4.確定接地鋼管數(shù)和最后的接地方案根據(jù)。但考慮到管間的屏蔽效應(yīng)，初選5根直徑50mm、長2.5m的鋼管作接地體。以和再查附錄表20（取n=4和n=6在a/l=2時ηE的值的中間值）,可得ηE≈0.75。因此可得考慮到接地體的均勻?qū)ΨQ布置，選14根直徑50mm、長2.5m的鋼管作接地體，用40×4mm2的扁鋼連接，環(huán)形布置[3,14]。結(jié)論此畢業(yè)論文設(shè)計了10kV變電所，這是一次綜合設(shè)計的考驗。在設(shè)計中電氣主接線根據(jù)原始資料及實際工程應(yīng)用，分析并選定兩種接線方式，通過實地考察和供電情況分析，最終選定的接線方式為：高壓側(cè)采用單母線接線，低壓側(cè)采用單母線分段接線，在本變電所的設(shè)計中還對變壓器選擇、短路電流的計算及設(shè)備選擇進(jìn)行了設(shè)計。在主變壓器選擇中首先確定了變壓器的容量、臺數(shù)、型號，而后根據(jù)變電所所帶負(fù)荷情況采用需要系數(shù)法計算，同時結(jié)合相關(guān)的功率因數(shù)計算出變壓器的容量。設(shè)計變壓器繼電保護(hù)時，采用了過電流保護(hù)、速斷保護(hù)。防雷保護(hù)設(shè)計，參照《工廠供電設(shè)計指導(dǎo)》設(shè)計要求環(huán)形敷設(shè)，并且采用14根等高等距離的避雷針。通過完成10kV變電所的設(shè)計，把過去所學(xué)的專業(yè)知識綜合的利用起來，并運用到了實際工程當(dāng)中去，把基礎(chǔ)知識與工程實際相互結(jié)合。既做到技術(shù)先進(jìn)又保證安全可靠，進(jìn)一步提高了自己設(shè)計的能力，而最重要的是培養(yǎng)了自己的工程觀念，為以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。謝辭通過此次畢業(yè)設(shè)計，加深了我所學(xué)的電氣工程專業(yè)知識，為今后順利的開展工作打下良好的基礎(chǔ)，特別是對認(rèn)識問題、分析問題、解決問題的能力有了較大的提高。本次畢業(yè)設(shè)計也是對我整個學(xué)習(xí)階段的一次綜合測試。在畢業(yè)設(shè)計過程中，衷心的感謝常曉穎老師在百忙之中對我的設(shè)計給予了細(xì)致的指導(dǎo)和建議。他們那嚴(yán)謹(jǐn)求實的教學(xué)作風(fēng)、誨人不倦的耐心，給我留下了難以磨滅的印象。我還要感謝我的專業(yè)老師陳紅梅，劉翠香等各位老師。在這四年的大學(xué)生活和學(xué)習(xí)中，老師不僅教導(dǎo)我做人的原則，尤其在學(xué)習(xí)當(dāng)中對我傳授的知識會使我受益終身。在此，我對您們表示最衷心的感謝，我將在今后的工作中不斷追求新知識、繼續(xù)努力，不辜負(fù)老師們對我細(xì)心的培養(yǎng)。參考文獻(xiàn)張瑩等.工廠供配電技術(shù).第二版.西安:電子工業(yè)出版社,2006劉介才.工廠供電.第四版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000劉介才.工廠供電設(shè)計指導(dǎo).第一版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003尹克寧.變壓器設(shè)計原理.北京:中國電力出版社,2003熊信銀.發(fā)電廠電氣部分.北京:中國電力出版社,2004陳躍.電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南電力系統(tǒng)分冊.北京:中國水利水電出版社,2003.8雷振山.中小型變電所實用設(shè)計手冊.北京:中國水利水電出版社,2000.6陳化鋼.電氣設(shè)備及其運行.合肥:合肥工業(yè)大學(xué)出版社,2004周澤存.高電壓技術(shù).北京:中國電力出版社,2004張連斌.變電所電氣部分.北京:中國水利電力出版社,2002陳化鋼.實用供配電技術(shù)手冊.北京:中國水利電力出版社,2002賀家李.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理.北京:中國電力出版社,2004姚春球.電廠電氣部分.北京:中國電力出版社,2004何仰贊.電力系統(tǒng)分析.武漢:華中理科技學(xué)出版社,2002.3附錄附圖1變壓器繼電保護(hù)圖附圖2PLJ1型低壓無功功率自動補(bǔ)償屏的接線方案附表110kVS9-500銅線電力變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)額定容量kVA額定電壓/kV聯(lián)絡(luò)組標(biāo)號損耗/w空載電流(%)阻抗電壓(%)參考價格(元/臺)一次二次空載負(fù)載3011，10.5，10,6.3,60.4Yyn01306002.141210050011，10.5，10,6.3,60.4Yyn096051001.0463300Dyn11103049503.0411,10.5,106.3Yd11103049503.04.5附表2高壓斷路器SN10-10I的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓kV額定電流A額定開端電流kA額定斷流容量MVA極限通過電流峰值kA熱穩(wěn)定電流kA固有分閘時間s合閘時間s配合操動機(jī)構(gòu)SN10-10I10630163004016(2s)0.060.2CS2、CS15、CD10等1000附表3高壓隔離開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓kV額定電流A動穩(wěn)定電流峰值kA4s熱穩(wěn)定電流kA1020025.510(5s)附表4低壓斷路器DW-15-1500的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號脫扣器額定電流A長延時動作整定電流A短延時動作整定電流A瞬間動作額定電流A單相接地短路動作電流A分?jǐn)嗄芰﹄娏鱧AcosαDW-15-150015001050~15004500~1500015000~3000040(短延時30)0.35附表5低壓斷路器DZ20-630/3的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓V脫扣器額定電流A瞬時脫扣電流倍數(shù)分?jǐn)嗄芰ε潆娪秒妱訖C(jī)保護(hù)用代號電流ACosαDZ20-630/3380V500，6305-10-30000附表6高壓熔斷器RN1-10的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓kV額定電流A熔體電流A分合負(fù)荷電流A斷流容量/MVA上限下限RN1-1010kV5040-200-附表7低壓熔斷器RT0-1000D主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓V熔體電流A極限分?jǐn)嗄芰﹄娏鱧AcosαRT0-1000380700,800,900,1000500.1~0.2附表8高壓電流互感器LQJ-10的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓kV額定電流A額定二次負(fù)荷Ω10%倍數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)一次二次0.513LQJ-10105~10050.40.40.66(0.5,1級)10(3級)90225150~40075160附表9高壓電壓互感器JDZ2-10的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓V額定容量VA最大容量VA聯(lián)結(jié)組一次二次輔助0.5級1級3級JDZ2-10100001005080200400I/I-12附表10低壓電流互感器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電流額定二次負(fù)荷1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)一次二次0.5級1級3級LMZ1-0.55~40050.20.3LMZJ1-0.51000~300050.81.22--附表116-10kV變電所LMY型硬鋁母線的常用尺寸變壓器容量kVA200250315400500630800100012501600高壓母線40×4低壓母線相母線40×450×560×680×680×8100×8120×102(100×10)2(120×10)中性母線40×450×560×680×680×880×10附表12導(dǎo)體或電纜長期允許工作溫度和短路時的允許最高溫度及相應(yīng)的熱穩(wěn)定系數(shù)導(dǎo)體種類導(dǎo)體材質(zhì)長期允許工作溫度℃短路允許最高溫度℃短路熱穩(wěn)定系數(shù)母線鋁7020087銅7030017110kV油浸紙絕緣電纜鋁6020088銅602501536kV絕緣電纜鋁6520087銅652501506~10kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜鋁9020077銅90250137聚氯乙烯絕緣電纜鋁6516076銅65160115附表13架空裸導(dǎo)線的最小截面導(dǎo)線種類35kV6~10kV1kV及以下鋁及鋁合金線353516*銅芯鋁絞線352516備注*與鐵路交叉跨越時應(yīng)為35mm2。附表14LJ型鋁絞線的主要技術(shù)數(shù)據(jù)額定截面/mm2162535507095120150185240實際截面/mm215.925.434.449.571.395.1121148183239股數(shù)/外徑(單位為mm)7/5.107/6.457/7.507/9.007/10.87/12.519/14.319/15.819/17.519/20.050℃時的電阻/2.071.330.960.660.480.360.280.230.180.14線間幾何均距mm線路電抗/()6000.360.350.340.330.320.310.300.290.280.288000.380.370.360.350.340.330.320.310.300.301000.400.380.370.360.350.340.330.320.310.3112500.410.400.390.370.360.350.340.340.330.3215000.420.410.400.380.370.360.350.350.340.3320000.440.430.410.400.400.380.370.370.370.36導(dǎo)線溫度環(huán)境溫度允許持續(xù)載流量/A70℃(室外架設(shè))20110142179226278341394462525641251051351702152653253754405006103098.71271602022493063534144705733593.51201511912362893343924455434086.1111139176217267308361410500備注1.線間幾何均距式中a1、a2、a3為三相導(dǎo)線的各相之間的距離。三相導(dǎo)線正三角行排列時，；三相導(dǎo)線等距水平排列時，2.銅絞線TJ的電阻約為同截面LJ電阻的0.61倍；TJ的電抗與LJ同。TJ的載流量約為同截面LJ載流量的1.29倍附表15電力電纜的電阻和電抗值額定截面mm2電阻/電抗/鋁芯電纜銅芯電纜紙絕緣電纜塑料電纜纜芯工作穩(wěn)定/℃額定電壓/kV5560758055607580161016102.5—14.3815.13——8.548.98—0.098——0.100——4—8.999.45——5.345.61—0.091——0.093——6—6.006.31——3.563.75—0.087——0.091——10—3.603.78——2.132.25—0.081——0.087——162.212.252.362.400.311.331.401.430.0770.0990.1100.0820.1240.133251.411.441.511.540.840.850.900.910.0670.0880.0980.0750.1110.120351.011.031.081.100.600.610.640.650.0650.0830.0920.0730.1050.113500.710.720.760.770.420.430.450.460.0630.0790.0870.0710.0990.107700.510.520.540.560.300.310.320.330.0620.0760.0830.0700.0930.101950.370.380.400.410.220.230.240.240.0620.0740.0800.0700.0890.0961200.290.300.310.320.170.180.190.0190.0620.0720.0780.0700.0870.0951500.240.240.250.260.140.140.150.150.0620.0710.0770.0700.0850.0931850.200.200.210.210.120.120.120.130.0620.0700.0750.0700.0820.0902400.150.160.160.170.090.090.100.110.0620.0690.0730.0700.0800.087備注1.塑料電纜包括聚氯乙烯絕緣電纜和交聯(lián)電纜2.kV級4~5芯電纜的電阻和電抗值可近似的取用3芯電纜的電阻和電抗值(本表為三芯電纜值)附表161~3kV鋁芯電纜的允許載流量絕緣類型粘性油浸紙、不滴流紙聚氯乙烯交聯(lián)聚乙烯銅鎧護(hù)套有有無有纜芯最高工作溫度80℃70℃90℃敷設(shè)方式空氣直埋空氣直埋直埋空氣直埋三芯或四芯電纜纜芯截面42629213130————63538273837————104450385350————165966527068————2579886990879191359810582110105114113501161261041341291461347015115412915715217816595182186155189180214195120214211181212207246221150250240211242237278247185285275246273264319278240338320294319310378321300383356228347341419365備注1.銅芯電纜的允許載流量為表中鋁芯電纜允許載流量的1.29倍2.環(huán)境溫度：空氣40℃，土壤25℃3.本表數(shù)據(jù)引自GB50217-94(電力工程設(shè)計規(guī)范)附表1710kV鋁芯電纜的允許載流量絕緣類型粘性油浸紙不滴流紙無70℃交聯(lián)聚乙烯銅鎧護(hù)套有有無有纜芯最高工作溫度80℃65℃90℃敷設(shè)方式空氣直埋空氣直埋空氣直埋空氣直埋三芯或四芯電纜纜芯截面1642554759————25567563791009201009035689077951231101231055081107921111461251411207010613311813817815217315295126160143169219182214182120146182168196251205246205150171206189220283223278219185195233218246324252320247240232272261290378292373292300260308295325433332428328400————506378501374500————579428574424備注1.銅芯電纜的允許載流量為表中鋁芯電纜允許載流量的1.29倍2.環(huán)境溫度：空氣40℃，土壤25℃3.本表數(shù)據(jù)引自GB50217-94(電力工程設(shè)計規(guī)范)附表18電力裝置和建筑物要求的接地電阻值序號裝置名稱裝置特點接地電阻11kV以上小接地電系統(tǒng)僅用于該系統(tǒng)的接地裝置且2與1kV以下系統(tǒng)共用的接地裝置且31kV以下系統(tǒng)與總?cè)萘?00kVA以上的發(fā)電機(jī)或變壓器相連的接地裝置4上述(序號3)裝置的重復(fù)接地5與總?cè)萘?00kVA以上的發(fā)電機(jī)或變壓器相連的接地裝置6上述(序號5)裝置的重復(fù)接地7變電所和線路的防雷裝置建立避雷針和避雷線8變配電所裝設(shè)的避雷器與序號3裝置共用9與序號5裝置共用10線路裝設(shè)的避雷器或保護(hù)回路與電機(jī)無電氣聯(lián)系11與電機(jī)無電氣聯(lián)系12建筑物的防雷裝置第一類防雷建筑物防直擊雷13防雷電感應(yīng)14防雷電波侵入續(xù)附錄表18電力裝置和建筑物要求的接地電阻值15第二類防雷建筑物(防直雷擊、防雷電感應(yīng)和防雷電波侵入共用接地裝置)16第二類防雷建筑物防直擊雷和雷電波侵入17第一類中(2)建筑物備注符號含義：RE-工頻接地電阻;Rsh沖擊接地電阻;IE-單項接地電(單位為A)，按下式計算：式中UN-電網(wǎng)額定電壓(單位為kV)Loh-UN電網(wǎng)中架空線路總長度(單位為km)Lcab-UN電網(wǎng)中電纜線路總長度(單位為km)附表19土壤電阻率參考值土壤名稱土壤電阻率近似值/土壤電阻率變化范圍/較濕時(一般地區(qū)、多雨區(qū))